23 huỳnh nhi HT đồ án bê tông 1

thuyết minh bê tông 1 Đại Học Thủy Lợi Đại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy Lợi Đại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy LợiĐại Học Thủy Lợi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI KHOA CÔNG TRÌNH – BỘ MÔN XÂY DỰNG DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP DÂN DỤNG

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN VĨNH SÁNG Lớp : 60-CX2

Sinh viên: Võ Thị Huỳnh Nhi

Mã số sinh viên: 1851042835

TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2021

I SỐ LIỆU CHO TRƯỚC

- Hoạt tải tiêu chuẩn = 7 kN/ < 2 kN/ hệ số tin cậy của hoạt tải n=1,2

Cốt thép đai C-I =175

2.1 Phân tích và phân loại bản sàn

- Sàn có dầm đặt theo 2 phương, dầm tại các trục ; ②③④; là dầm chính

2.2.2 Xác định sơ bộ tiết diện dầm phụ

+ Nhịp giữa: = - =2400-200=2200 mm

Chọn =2200mm

: bề rộng dầm phụ: bề rộng tường

Lớp vật liệu

Chiều dày lớpvật liệu (mm)

Trọng lượng

riêng (kN/ ) Hệ số tin cậy

của tải trọng n

Tải trọng tínhtoán g=

- Hoạt tải tiêu chuẩn lấy theo yêu cầu sử dụng, = 7 (kN/ )

- Kết quả tính toán tĩnh tải phân bố trên một đơn vị diện tích:

1,2 7 8,4 (kN/ )

2.4.3 Tổng tải

- Tải trọng tính toán toàn phần tác dụng lên dải bản:

= ( gb + pb ) b=(3,122+8,4) 1=11,522 (kN/m) Lấy =11,525 (kN/m)

2.5 Tính toán nội lực trong bản

- Nội lực trong bản được tính toán theo sơ đồ dẻo:

2.5.1 Moment uốn

- Moment uốn lớn nhất ở nhịp biên và gối thứ 2 của dải bản:

A B

7200 q=11,525 kN/m

-

-5,25 kNm 5,25 kNm

12,6675 kN 12,6675 kN

12,6675 kN 12,6675 kN

Hình 3 Tính toán dải bản a)Sơ đồ tính ; b) Biểu đồ moment uốn ; c) Biểu đồ lực cắt

+ Kiểm tra điều kiện hạn chế vùng nén: = = =0,108 <

=0,255

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép dọc:

- Cốt thép nhịp giữa và gối giữa: = =3,455 (kNm)=3,455 (Nmm)

+ Kiểm tra điều kiện hạn chế vùng nén: = = =0,071

< =0,255

+ Tính hệ số: ζ= = =0,963

+ Kiểm tra hàm lượng cốt thép dọc:

s= = =144,2 (mm)

Chọn thép 6a140mm

- Kiểm tra lại chiều cao làm việc với lớp bảo vệ 10mm và sự có mặt của cốt thép chịu

uốn: =80 - 10 - = 66 mm

Vậy trị số đã dùng để tính toán là =65 mm đã thiên về an toàn (< =66 mm)

b) Kiểm tra khả năng chịu lực cắt

- Bản không bố trí cốt đai, vì vật lực cắt của bản hoàn toàn do bê tông chịu:

 Cốt thép dọc chịu moment âm được bố trí xen kẽ nhau, đối với cốt thép ngắn hơn đoạn

vươn khỏi mép dầm phụ một đoạn độ dài tính từ trục dầm phụ :

=141,5 Thỏa điều kiện không nhỏ hơn 50% cốt thép chịu moment âm của bản ở gối tựa giữa của bản 50% 227,235=113,62 Sử dụng các

thanh cốt mũ, cốt thép này được bố trí vươn ra khỏi mép dầm chính một đoạn , tính từ trục dầm chính:

 Cốt thép phân bố được bố trí vuông góc với cốt thép chịu lực: chọn s=250 có diện tích trên mỗi mét của bản là 113mm2 , đảm bảo điều kiện lớn hơn 20% diện tích cốt thép tính toán tại giữa nhịp ( các nhịp biên 0,2×381,076=76,2 mm2, các nhịp giữa

0,2×245,316=49 mm2 )

Hình 4 Sơ đồ giảm thép

Hình 5 Các mặt cắt chính trên dãy bản

III DẦM PHỤ

- Bê tông B20 có Rb=11,5Mpa, Rbt=0,9MPa cốt thép dọc nhóm CII có Rs=280MPa

Rsc=280MPa Cốt đai nhóm CI có Rsw=175 Mpa Tính toán nội lực theo sơ đồ dẻo, hệ sốhạn chế vùng nén =0,2; =0,255

3.1 Sơ đồ tính toán

đoạn Sd bằng chiều dày tường Sd=bt=200mm

- Chênh lệch giữa nhịp biên và nhịp giữa:

100%=1,87%<10% chênh lệch chiều dài 2 nhịp có thể chấp nhận

Tra phụ lục 11 với tỷ số = =2,05 hệ số k=0,252 và các hệ số , kết quả

tính toán được trình bày trong Bảng 3 (giá trị k và mà lấy theo dòng ứng với tỷ số lớn hơn)

Bảng 3

Nhị

Tiết diện Giá trị

Tung độ biểu đồ moment (kNm)

=0,5 =0,5 29,97 6,55=98,15 kN

Hình 6 Sơ đồ tính toán và nội lực dầm phụ a) Sơ đồ tính ; b) Biểu đồ moment ; c) Biểu đồ lực cắt

3.4 Tính toán cốt thép dọc

3.4.1 Với moment âm

Tính theo tiết diện chữ nhật =200mm , =500mm

Giả thiết a=50mm, =500-35=450 mm

- Tại gối 2, với M= 91,93 kNm

Tính theo tiết diện chữ T, có cánh nằm trong vùng nén, bề dày cánh =80mm Giả thiết a=50mm, =500-50=450mm

- Độ vươn của cánh lấy không lớn hơn giá trị bé nhất trong các trị số sau:

+ Một nữa khoảng cách thông thủy giữa hai dầm phụ cạnh nhau:

0,5 =0,5 2200=1100 mm ( Do >0,1 h với h=500 mm và khoảng cách giữa dầm ngang lớn hơn khoảng cách giữa các dầm dọc 6,9m > 2,4m

- Tính theo tiết diện chữ nhật b = =2380 mm, h=500 mm, a=50 mm,

ζ= = =0,992

3.5 Chọn và bố trí cốt thép dọc

Chọn đường kính cốt thép cần đảm bảo các yêu cầu cấu tạo sau:

 Đường kính thanh thép chọn không nên vượt quá 1/10 bề rộng dầm (

 Tại một thớ đường kính các thanh thép không lệch nhau quá 6mm

 Đảm bảo khoảng hở giữa các thanh cốt thép và chiều dày lớp bê tông cốt thép

 Các thanh phải bố trí đối xứng qua mặt phẳng uốn

- Lấy giá trị lớn nhất là =120,5 kN để tính cốt đai.

Theo vật liệu đã chọn =11,5 MPa ; =0,9 MPa ; =175 MPa

Kích thước dầm b=200 ; h=500 mm, =450mm

( Với ý nghĩa là toàn bộ lực cắt do bê tông và cốt đai chịu hết)

: tải trọng toàn phần của dầm phụ : = + =9,81+20,16=29,97 kN/m

=0,25 =0,25 0,9 200=45 N/mm

=> =62 N/mm > =45 N/mm

 Kiểm tra Co với =62 N/mm

=

C0 = 907mm > 2×h0 = 900mm Chỉ lấy Co=2×h0 = 900mmTính với Co=900mm

+ Khoảng cách giữa các lớp cốt đai theo tính toán =150mm

+ Khoảng cách giữa các lớp cốt đai theo cấu tạo :

=min(0,5 ;300)=min(225;300)=225mm+ Khoảng cách lớn nhất giữa các lớp cốt đai :

Cốt đai được bố trí với khoảng cách là min ( ; ; ), chọn s= =150 mm

=> Các dầm phụ đều được bố trí cốt đai , 2 nhánh, khoảng cách s=150 mm ở vị trí ¼ dầm, và , 2 nhánh, khoảng cách s=200 mm ở vị trí ½ dầm

- Kết quả tính toán khả năng chịu lực ghi trong Bảng 5, mọi tiết diện được tính toán theo

trường hợp tiết diện đặt cốt thép đơn ( với tiết diện chịu moment dương thay b bằng )

ho=hdp - at ; ξ= ; =1-0,5 ξ ; =

Bảng 5 Khả năng chịu lực cắt tiết diện

Tiết diện Số lượng và diện tích cốt thép

0,988

0,994

66,76

Trên gối 2 2Ø18+1Ø20 có As=823,2 470 0,21

3

0,893

96,78

Cạnh gối 2 cắt 1Ø20 còn 2Ø18 có As= 509 471 0,13

2

0,934

62,71

Giữa nhịp 2 2Ø18+1Ø14 có As=662,9 471 0,01

4

0,993

86,79

Cạnh Nhịp 2 cắt 1Ø14 còn 2Ø18 có As=509 471 0,01

1

0,994

66,76

Trên gối 3 2Ø18+1Ø16 có As=710,1 471 0,18

4

0,908

85,05

Cạnh gối 3 cắt 1Ø16 còn 2Ø18 có As= 509 471 0,13

2

0,934

62,71

Hình 8 Bố trí thép trong dầm phụ

IV DẦM CHÍNH

4.1 Sơ đồ tính

Dầm chính là dầm liên tục 3 nhịp, kích thước tiết diện dầm chính hdc=800mm,

bdc=350mm, kích thước cột 300×300mm Nhịp tính toán ở nhịp biên và nhịp giữa đềubằng 7200 mm Sơ đồ tính toán dâm chính thể hiện trên hình 7

Hình 9 Sơ đồ tính toán dầm chính

4.2 Tải trọng tính toán

Trọng lượng bản thân dầm quy về các lực tập trung:

Go=bdc × (hdc - hb) × ×n×l1=0,35×(0,8-0,08) ×25×1,1×2,4=16,632 kN

Tĩnh tải do dầm phụ truyền vào:

4.3.1 Xác định biểu đồ bao moment

 Xác định các biểu đồ moment uốn do tĩnh tải:

MG= ×G×l= ×84,321×7,2= ×607,11kN

Hệ số được tra ở phụ lục 12

 Xác định các biểu đồ moment uốn do các hoạt tải Pi tác dụng:

MPi= ×P×l= ×139,104×7,2= ×1001,54 kNm

Ta xét 4 trường hợp bất lợi của hoạt tải:

Trong sơ đồ còn thiếu để tính moment tại các tiết diện Để tính toán ta tiến hànhcắt rời các nhịp Nhịp có tải trọng tính Mo của dầm đơn giản kê lên hai gối tự do

Mo=P×l1=139,104×2,4=333,84 kNm Dùng phương pháp treo biểu đồ, kết hợp cácquan hệ tam giác đồng dạng xác định được các giá trị moment của cái trường hợptĩnh và hoạt tải như bảng 6

Hình 10 Sơ đồ tính moment trong dầm chính

Tung độ của biểu đồ bao moment:

Mmax=MG+max(MPi) ; Mmin=MG+min (MPi)

Kết quả tính toán Mmax và Mmin cho từng tiết diện được ghi vào hai dòng cuối của bảng 7

Bảng 7 Tổ hợp moment do tĩnh tải và các trường hợp hoạt tải

Hình 11 Biểu đồ bao moment dầm chính

Biểu đồ moment MG ; MP1 ; MP2 của dầm chính đối xứng tại trục chính giữa vị trí 3 và 4 Biểu đồ momet MP3 và MP4 là bất đối xứng sử dụng các tam giác đồng dạng và treo biểu

đồ để tính được moment tại các vị trí không có sẳn Sử dụng phương pháp chồng chất moment để xác định đượng tung độ của biểu đồ bao moment tại các vị trí mép gối

MMG=MG -

Hình 12 Moment tại mép gối

4.3.2 Xác định biểu đồ bao lực cắt

Tung độ của biểu đồ bao lực cắt:

 Do tác dụng của tĩnh tải G: QG=β×G= β×84,321kN

 Do tác dụng của hoạt tải Pi: QPi= β×Pi= βi×139,104 kN

Trong đó hệ số β tra theo phụ lục 12, các trường hợp tải trọng lấy theo hình 7, kết quả ghi trong bảng 7

Bảng 8 Tính toán và tổ hợp lực cắt

Lực cắt (kN)

Bênphải gốiA

Giữanhịpbiên

Biêntrái gốiB

Biênphải gốiB

Giữanhịp 2

Bên tráigối C

- Bê tông cấp độ bền B20 có Rb=11,5 MPa; Rbt=0,9 MPa; cốt thép CII có Rs=280 Mpa;

Rsc=280 MPa , hệ số điều kiện làm việc =1,0, hệ số hạn chế vùng nén khi nội lực tínhtheo sơ đồ đàn hồi là =0,650 ; =0,439

4.4.1 Với moment âm

 Tính theo tiết diện chữ nhật với bdc=350mm, hdc=800mm

 Ở trên gối, cốt thép dầm chính phải đặt xuống phía dưới hàng trên cùng của thép dầm phụ nên a khá lớn, giả thiết a=70mm, ho=800-70=730mm

Tại gối B, với Mmg=435,40kNm

= =0,2 < =0,439

4.4.2 Với moment dương

 Tiết diện chữ T nằm trong vùng nén, bề dày cánh hb=80mm Giả thiết a=70,

 Trục trung hòa qua cánh

 Tính theo tiết diện hình chữ nhật b=bf’=2750mm, h=800mm, a=70, ho=730mm

Hình 13 Bố trí thép tại các tiết diện dầm chính

+ Kiểm tra lại ho với cốt thép chịu moment dương, chọn chiều dày lớp bảo vệ c=30mm>

Kiểm tra lại , vì thép được bố trí 2 lớp ta có =hdp - at

 Bên phải gối A: = 183,40kN, lực cắt là hằng số trong đoạn l1

 Bên trái gối B: = 285,19kN, lực cắt là hằng số trong đoạn l1

 Bên phải gối B: =254,30 kN, lực cắt là hằng số trong đoạn l1

 Số liệu: bdc=350mm, hdc=800mm Từ biểu đồ lực cắt thấy lực cắt lớn nhất tại bêntrái gối B, =285,19 kN Vật liệu sử dụng có các thông số Rb=11,5 MPa; Rbt=0,9;

Eb=27×103Mpa; Rsw=175 MPa ; Es=21×104 MPa Dự định cốt thép đai là hainhánh asw=50,3×2=100,6 mm2 Tiết diện chữ T cánh trong vùng kéo =0 Các hệ

smax= = =896,25mm

Thỏa s<smax

Đặt cốt đai 8, s=140mm trong đoạn từ gối đến lực tập trung, bằng 2400mm

Trong đoạn giữa dầm có lực cắt lớn nhất là Q=65,74kN nhỏ hơn Qbo=142,65kN, đặt cốtthép đai theo cấu tạo với s (3/4×h và 800mm) Chọn s giữa dầm s=200mm

Kết quả tính cốt đai trên đã sử dụng lực cắt lớn nhất QmaxG tại gối và QmaxN giữa nhịp đểtính toán, nên cốt đai tại các nhịp, gối còn lại cũng đảm bảo đủ khả năng chịu

Bảng 10 Khả năng chịu lực của các tiết diện

Tiết diện Số lượng và diện tích cốt thép (mm2) ho(mm)

(kNm)Giữa nhịp

 Nhịp giữa và nhịp biên sẽ dùng chung 2Ø28 kéo dài qua các nhịp, vì vậy 2Ø28 đượcgiữ kéo dài hết dầm Gối B cũng giữ lại 2 để kéo dài sang gối C Với các đoạn cốtthép này có chiều dài vượt quá chiều dài 1 cây thép xây dựng là l=11700mm, nên cốtthép chung này sẽ được nối thép

 Dựa vào quan hệ hình học giữa các tam giác đồng dạng, tính toán vị trí của mặt cắt lýthuyết của các thanh thép, kết quả tính toán được ghi trong bảng 11 Các giá trị x trongbảng được làm tròn lên thành bội số của 10 để dễ dàng thi công và không ảnh hưởngđến an toàn

Bảng 11 Vị trí các mặt cắt lý thuyết

Nhịp biênBên trái(tính từ đầu dầm)

Nhịp biênBên phải (tính từ tim gối B sang trái)

Gối BBên trái(từ tim gối B sang trái)

Gối BBên phải(từ tim gối B sang phải)

Nhịp giữaBên trái(tính từ tim gối B sang phải)

 Đối với các thanh thép bố trí trợ lực dùng riêng cho các vị trí khác nhau, cần xác định đoạn vươn W:

Q: độ dốc của biểu đồ momen

= : khả năng chịu cắt của cốt đai tại tiết diện cắt lý thuyết

= =121,2 kN/m tại các đoạn đặt cốt đai Ø8a140mm

Kết quả tính toán cho các cốt thép ghi trong bảng 12

Bảng 12 Đoạn vươn khỏi mặt cắt lý thuyết của các cốt thép

m tra

về neo cốt thép

Cốt thép

550550Bên

550550550Bên

phải

2 25

780780

550550Nhịp

dưới sau khi được cắt, số còn lại khi kéo vào gối đều phải đảm bảo lớn hơn 1/3 diện tíchcốt thép ở giữa nhịp:

 Nhịp biên 22+1 25+2 25 cắt 1 25+2 25 còn 22, diện tích còn 34,0% khi vào gối

 Nhịp giữa 1 25+2 22 cắt 1 25 còn 2 22, diện tích còn 39,2% khi vào gối

 Tại gối A:

QA=183,40>Qbmin=0,5× =0,5×0,9×300×730=98,55kN

Đoạn neo cốt dọc = 10 =10×22=220mm ( với 2 thanh 22)

 Tại gối B:

Bên trái gối B: Đoạn neo cốt dọc = 10 =10×22=220mm ( với 2 thanh 22)

Bên phải gối B: Đoạn neo cốt dọc = 10 =10×25=250mm ( với 2 thanh 25 phía trên)

Đoạn neo cốt dọc = 10 =10×22=250mm ( với 2 thanh 22 phía dưới)

Hình 15 Biểu đồ bao vật liệu và bố trí thép dầm chính